JPH07501657A - 波はんだ付けのための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 波はんた付けのための方法および装置 この発明はプリント配線基板のような素子の波はんだ付けに関し、より具体的に 、ぬれ性金属表面のはんだコーティング、またははんだ波で配線基板上の少なく とも２つのぬれ性金属表面を接合することに関し、この波は酸素ガスの少ない雰 囲気で覆われている。

今日のプリント配線基板、回路基板および他の素子は、はんだコーティングおよ び接合されるべき小さなぬれ性表面を有する。過去にはこれらの表面から酸化物 を除去するためにフラックスか使用されたが、はんだ付けが不活性ガスまたは酸 素を除くシールドガス雰囲気内で行なわれた場合、フラックスは必要てないかも しれないことがわかってきた。本願では、ガスに対して適用された「不活性」と いう言葉は窒素を含む。さらに、ドロスおよび他の酸化物は不活性雰囲気てはは んだの表面上に形成されない。過去には、ドロスおよび酸化物粒子によりスキッ プ、ブリッジまたは池の欠陥かはんだ付けされた接合部で発生した。

米国特許第５．０４８．７４６号ては、フラックスのないはんだ付けのためのト ンネルか開示されている。米国特許第５，０４４、５４２号ては、シールドガス 波はんだ付けか示されている。

ともらの場合にも、はんだはシールドガス環境で素子に与えられる。シールドガ スは不活性ガスてあっても、または酸素を除く還元ガスであってもよい。酸素を 除く雰囲気でのはんだ付けの利点は既知である。

Ｔａｒｄｏｓｋｅｇｙｉの米国特許第３．７０５．４５７号およびＥｌｌｉｏｔ ｔ他の米国特許出願連続番号第５４９．６０３号はどちらもガスナイフジェット の使用を開示している。すべてホリス・オートメーション・インコーホレイテッ ド（Ｈｏｌｌｉｓ　Ａｕｔｏｍａｔｉ。

ｎ　Ｉｎｃ、）に譲渡された米国特許第４．４０２．４４８号、第４．６７９゜ ７２０号および第４．９９５．４１１号は、プリント回路基板によって支えられ た表面に装着された導体素子を洗浄するためにガスまたはエアナイフジェットの 使用を開示している。

過去に用いられたフラックスに伴う問題の１つは、フラックスそれ自体がはんだ コーティングの後はんだコーティングされた表面上に析出物または残渣を生じ、 この残渣は一般にはんだ付けの後洗浄によって除去しなければならなかったこと である。しかしながら、フラックス技術は改良され、今では「非洗浄Ｊフラック スとも呼ばれる、残渣を残さず、かつはんだコーティングされた表面がはんだコ ーティングの後洗浄されることを必要としないものを使用することが可能である 。「非洗浄」フラックスという言葉ははんだ上に低レベルの残渣を残すフラック スに適用され、この残渣は一般に非腐食性であり、かつ非導電性である。

非洗浄フラックスの一例はほとんどまたは全くハロゲン化物を含まず、別の例は エタノールまたはイソプロパツール溶媒に溶解した非腐食性、非導電性有機酸で ある。さらなる例はアビチェン酸なとのロジン、ジヘチルアミン塩酸塩などの活 性剤、およびアルコールなどの溶媒の混合物である一般的なＲＭＡフラックスで ある。

エチルまたはイソプロピルアルコールなどの溶媒とともに少量のアジピン酸を加 えることにより、非洗浄フラックスが生じる。さらに、約１０から１１０００ｐ ｐのリンを含む低ドロスはんだは空気にさらされたはんだポットでのドロス形成 を低減する。低ドロスはんだを使用することによって、はんだコーティング中は んだ波を覆うために使用されるシールドガスはすべての酸素が雰囲気から除去さ れることを必要としないことがわがってきた。満足なはんだコーティングは約５ ％の酸素含有量がシールドガスに含まれる場合に低ドロスはんだを使って得られ る。幾つかの状況では、５％より大きい酸素含有量は満足なものである。

したがって、シールドガスのコストは大幅に低減され、これによりはんだ付は方 法における節約となる。

この発明では、はんだリザーバを少なくとも部分的に覆うカバー、シュラウドな どを使用し、内部からのシールドガスで覆うことにより、はんだ波からおよび配 線基板なとのような素子の周りから空気をほとんど無視てきる量にまで低減する ことができることが発見された。したがって、回路トラック、パッドおよびその 中にビンが入る基板のメタライズされた孔なとのはんだコーティングされるべき ぬれ性表面は実質的に空気がない状態に保たれる。さらに、カバー下のはんだ表 面、およびはんだ波表面は空気のない状態に保たれ、はんだ波上でドロスが形成 するのを回避し、かつ多くの場合にははんだコーティングステップでフラックス を使用しなければならなくなることを回避する。

この発明の目的は、はんだリザーバを少なくとも部分的に覆い、かつリザーバ内 のはんだ波およびはんだをシールドガスて覆うためのカバーまたはシュラウドを 提供することである。少なくとも１つの、好ましくは２つ以上のはんだノズルか 使用され、各はんだ波はそれ自身の独立した波高さ制御、およびシールドガスフ ロー制御を存する。１つの大きなはんだ波より数個の狭いはんだ波の方がシール ドガスて覆うのが容易である。調整可能でかつ加熱できるガスナイフかシュラウ ドに組込まれてもよいし、またははんだリザーバの向こうに置かれてもよい。ガ スナイフはそれが向けられる特定の用途に依存してホットエアまたはボットガス を供給し、はんだコーティングされた素子上の過剰のはんだを除去する。

この発明の一実施例において、完全なはんだリザーバを覆うためのカバーか設け られ、はんだ波だけではなくリザーバも覆い、実質的にすへての空気がはんだ表 面と接触するのを回避する。カバーを使用することにより、はんの小さなスペー スだけを完全に空気に触れないようにすればよく、これはトンネル、フードまた はエンクロージャなどを使用してはんだ波を取囲む場合より容易なことである。

はんだリザーバの上にあり、はんだ波を覆うカバーの下の酸素含有量はここに説 明される実施例に示されるように低減されることがわかってきた。

カバーの下のより小さなスペースを使用することにより、かつはんだ波を覆うた めに、より少ないガスが使用され、したかってはんだ付けのコストの一部か低減 される。

一実施例において、窒素環境を使用して、検査パネルかはんだリザーバ上のカバ ーに与えられ、はんだは銀反射表面を有し、ドロスまたは他の酸化物はその上で は形成されないことがわかった。さらに、メタライズされた孔を有するプリント 回路基板を使って行なわれたテストははんだか孔の中をうまく上かってくること を与え、メタライズされた表面上ではんだの良いぬれ性を与えた。

この発明は素子を波はんだ付けするための装置を提供し、この装置は溶融はんだ を含むようにされ、かつそれから突き出す少なくとも１つのはんだ波ノズルを有 するはんだリザーバと、ノズルからはんだ波を形成するためのポンプ手段と、リ ザーバの少なくとも一部を覆い、はんだ波がその間を通るための少なくとも１つ の縦方向スロットを存するカバ一手段と、カバ一手段の下側に加圧ガスを供給す るための供給手段とを含み、ガスははんだ波の両側てスロワ）を介して上方向に 流れるようにされ、かつはんだ波上にガスブランケットを与え、この装置はさら にカバ一手段の上の予め定められた路で素子を移動させ、素子の少なくとも一部 かはんだ波の間を通ることを確実にするためのコンヘア手段を含む。

この発明はまた素子を波はんだ付けするための方法を提供し、この方法はカバ一 手段のスロットを介してはんだリザーバ上のはんだノズルからはんだ波を射出す るステップと、はんだ波の両側のスロットを通り、はんだ波を覆うようにはんだ 波の両側のカバ一手段の下にシールドガス供給を与えるステップと、さらに素子 の少なくとも一部がはんだ波の間を通る一方で、シールドガスによって覆われる ようにカバ一手段上の予め定められた路に素子を通すステップとを含む。

さらなる実施例において、素子を波はんだ付けする方法か提供され、この方法は はんだリザーバ上のカバ一手段のスロットを介してはんだの入っているはんだリ ザーバ上のはんだノズルからはんだ波を射出するステップと、はんだ波の両側の スロワｌ−の間を通り、はんだ波を覆うようにカバ一手段の下にシールドガスを 提供するステップと、素子の少なくとも一部がはんだ波の間を通る一方で、シー ルドガスによって覆われるようにカバ一手段上の予め定められた路に素子を通す ステップと、さらに素子がはんだ波の間を通った後ガスナイフからのガスのリニ アジェットを素子に対して噴射し、素子から過剰のはんだを除去するステップと を含む。

さらに他の実施例において、素子を波はんだ付けするための方法か提供され、こ の方法ははんだリザーバ上のカバ一手段のスロットを介して、低ドロスはんだの 入っているはんだリザーバ上のはんだノズルからはんだ波を射出するステップと 、はんだ波の両側のスロットを通り、はんだ波を覆うようにカバ一手段の下で窒 素のシールドガスにｌｐｐｍから５０．ＯＯＯｐｐｍ（５％）の範囲の酸素を与 えるステップと、さらに素子の少なくとも一部がはんだ波の間を通る一方でシー ルドガスによって覆われるようにカバ一手段の上の予め定められた詫に素子を通 すステップとを含む。

さらに他の実施例において、素子を波はんだ付けするための装置が提供され、こ の装置は溶融はんだを入れるようにされ、かつそこから突き出す少なくとも１つ のはんだ波ノズルを有するはんだリザーバと、ノズルからはんだ波を形成するた めのポンプ手段と、リザーバの少なくとも一部を覆い、はんだ波がその間を通る ための少なくとも１つの縦方向スロットを有するカバ一手段と、カバ一手段の下 側に加圧ガスを供給するための供給手段とを含み、ガスははんだ波の両側のスロ ットを介して上方向に通るようにされ、かつはんだ波の上にガスブランケットを 与えるようにされ、この装置はさらにカバ一手段の上の予め定められた路で素子 を移動させ、素子の少なくとも一部かはんだ波の間を通ることを確実にするため のコンベア手段と、さらに過剰のはんだを吹き飛ばすためにはんだ波の後素子に ガスのリニアジェットを射出するように配置されたガスナイフ手段とを含む。

さらに他の実施例において、少なくとも１つのはんだ波ノズルおよびノズルから はんだ波を形成するための手段を有するはんだリザーバとともに使用するための カバーが与えられ、このカバーははんだリザーバの中のはんだレベルを表わすレ ベルより下まで延びるスカートを有する、ノズルを取囲むためのシュラウド手段 を含み、シュラウド手段ははんだ波の上に適合し、はんだ波の両側に縦方向隙間 を与える少なくとも１つのスロットを有し、このカバーはさらにスロットの両側 のシュラウド手段の下にあり、ガスがはんだ波の両側の縦方向隙間を介して上に 流れることを可能にするようにされたガスディフューザ手段と、シュラウド手段 の外側のはんだ波ノズルに隣接して位置決めされ、はんだ波の後ガスのリニアジ ェットを噴出するためのガスナイフ手段とを含む。

この発明の実施例を例示する図面において、図１はこの発明の一実施例に従う、 内部にはんだ波ノズルを有し、カバープレート配置を有するはんだリザーバの断 面図である。

図２は内部に２つのはんだ波ノズル、およびはんだ波のためのスロットを有し、 リザーバの上に延びるカバープレートを存するはんだリザーバの断面図である。

図３は内部に２つのはんだ波を有し、はんだリザーバの上にカバープレートを有 し、かつはんだ波の間を通ってコンベアの上を進む素子を予熱するように位置決 めされたヒータを存するトンネル内の水平コンベアを含むはんだリザーバの断面 図である。

図４はガスをはんだ波の両側のスロットに向けるガスナイフジェットを示すはん だ波の断面図である。

図５は内部にガスディフューザを有するシュラウドを有するはんだ波を示す断面 図である。

図６は２つのはんだ波のためのカバープレートの上に点線のトレイを有する等角 図である。

図７は図６の線７−７に沿う断面図である。

図８は２つのはんだ波のためのカバープレートの別の実施例の断面図である。

図８Ａは図８に示されたものと類似のカバープレートの別の実施例の詳細な断面 図である。

図９は内部の２つの中空波ノズル、およびはんだ波のためのスロットを内部に有 する、リザーバの上に延びるカバープレートを有するはんだリザーバの断面図で ある。

図１Ｏは別の中空波ノズルおよびカバープレートを示す断面図である。

図１１は図１に示されたものと類似のはんだ波ノズルを存するはんだリザーバの 断面図であり、カバープレートの上のディフューザ配置かはんだ波の表面を横切 る層流を与える。

図１２は過剰のはんだを素子から洗浄するために、フラクサ、ブリヒータ上に、 ２つの覆われたはんだ波を介して、かつガスナイフを通して実質的に水平方向に 素子を通すためのコンベアを示す側面図である。

図１３ははんだリザーバ上の２つの覆われたはんだ波を示す部分断面図であり、 ガスナイフは第２のはんだ波の後のシュラウドの一端に位置決めされ、コンベア は上に傾斜している。

図１４は図１の側面図であり、フラクサおよびブリヒータの上にエンクロージャ を有する。

図１５は図１のｍｑ面図であり、はんだリザーバの上のみにエンクロージャを有 する。

図１６は図１の側面図であり、エンクロージャはフラクサ、ブリヒータおよびは んだリザーバの上に延びている。

図１７はこの発明の別の実施例に従う覆われたはんだ波を示す部分断面図であり 、はんだ波は流線であり、入口および出口側でほぼ均一な流れを存する。

図１８はこの発明のさらに他の実施例に従う２つの覆われたはんだ波を示す部分 断面図である。

図１９はこの発明のさらに他の実施例に従う２つの覆われたはんだ波を示す部分 断面図である。

図２０はこの発明のさらに他の実施例に従うガスナイフを有する覆われたはんだ 波を示す部分断面図である。

図２１は図８に類似した２つのはんだ波を示し、各はんだ波の上に位置決めされ たカバーを含む部分断面図である。

図２２は第２の波の後にガスナイフを存し、ガスナイフとシュラウドとの間に可 撓性のシールフラップを有する２つのはんだ波を示す部分断面図である。

はんだリザーバ１０が図１に示され、これは支持フレームＩ２によって支持され 、それによりスクリュー１６を有するスクリュージャック１４に接続され、回転 されてはんだリザーバＩＯを下げ、次に持ち上げる。リザーバ１０は波はんだ付 けのための位置で示され、保守の目的のために下げられ得る。

はんだリザーバＩＯにおいて、はんだノズル１８がはんだレベルより上に延び、 ポンプ２０はノズル１８を通ってはんだをポンプで押し上げ、はんだ波２２を形 成する。例示されたはんだ波２２はＥｌｌｉｏｔｔ他の米国特許第３．９２１． ８８８号に示されたものと類似しており、非噴流である滑らかな層流はんだ波２ ２を与える。プリント回路基板などの素子２４が示され、この素子は基板２４の 少なくとも一部かはんだ波２２の間を通るようにコンペア路２６を通る。幾つか の場合には、はんだ波は基板２４の下側にのみ接触するように配置されるか、は んだ波の高さはポンプフローを変えることによって、および／または異なったは んだ付は要件に合うようにリザーバＩＯを上げ下げすることによって調整可能で ある。

ノズルＩ８のバイブレータプレート２８はバイブレータ３２につなかるロッド３ ０に装着され、プリント配線基板がその間を通過する際はんだ波２２に振動また は揺れを与える。コノ振動配置はＤｅａｍｂｒｏｓｉｏ　（７）米国特許第４． ６８４．０５６号で開示される。振動または揺れは基板の小さな孔を満たすまた はその中をしみ込んで上がってくるのを助ける。

はんだマスクに隣接する裂は目およびコーナもまた、通常のマシンではばんだぬ れを達成するのが困難な他のすべての領域と同様にはんだでぬれやすい。

カバープレート３４ははんだリザーバｌｏの一番上に示され、プレートの周辺に 延び、リザーバ１０のはんだの中まで延びて、シールを与え、それによってカバ ープレート３４の下に収容スペースを与えるスカート３６を有する。

ブラケット３８はリザーバ１０の両側でカバープレート３４を支える。カバープ レート３４は縦方向スロット４ｏを有し、このスロットははんだ波に沿って延び 、それを介してはんだ波が噴出する開口部を与える。リップ４２がスロット４０ のエツジの周りに示され、湾曲したエツジを与える。リップ４２は後の図面でわ かるように必ずしも必要ではない。はんだ波２２の下流側には、摺動ダンパプレ ート４４が設けられ、はんだ波２２の下流側に隣接する隙間のサイズを低減する 。あるはんだ波では、スロット４ｏは端部および両側に延びる。スロットがその 両端ではんだ波の両側と同様に端部を覆うように流れ出るガスを存することを確 実にするために、必要であればガスの供給が行なわれる。

ガスパイプ４６かカバープレート３４の下のはんだ波２４の片側に位置決めされ て示される。ガスパイプ４６はガスディフユーサであってもよいし、または代替 的にはその中に孔を有するパイプてあってもよい。これらはできるだけはんだ波 に近づけて位置決めされ、幾つかの例では、はんだはガスパイプ４６に接触して もよいし、またはその上を流れてもよい。ガスがガスパイプ４６に供給され、こ のガスははんだ波２２の片側のスロット４２を介して上方向に流れ、はんだ波２ ２を包むかまたは覆う。回路基板２４かはんだ波の間を通るとき、基板は反応壁 を形成し、このガスははんだ波を覆うだけてはなく、はんだ波の間を通る回路基 板２４または素子を取囲むキャノピを与える。この態様て、ガス雰囲気はカバー プレート３４内のりザーバの表面を覆うたけてはなく、はんだ波の表面も覆い、 はんだ波２２の間を通る回路基板または他の素子の上にキャノピを与える。

はんだ波を覆うのに用いられるガスのタイプは、窒素のような不活性ガスであっ てもよく、シールドガス、処理ガスまたは還元ガスか用いられてもよい。いずれ の場合にも、信頼性の高いはんだ付けを達成するために、酸素は除かれ、好まし くはてきるだけ少ない量にされる。ガスはぬれ性金属表面のはんだコーティング または少なくとも２つのぬれ性金属表面の接合に所望される添加物を含んでいて もよ０゜低ドロスはんだは一般に１０ないしｌ０００ｐｐｒｎの範囲の濃度のリ ンを含有する。このような低ドロスはんだの一例が、商標旧ＦＬＯＡ１１ｏｙ　 ６３　／　３７としてアルファメタル社（Ａｌｐｈａ　Ｍｅｔａｌｓ）によって 販売されている。酸素含有量が減じられた雰囲気中でこのはんだが用いられると 、はんだのブリッジングまたは金属表面上への過剰なはんだの堆積が最早起こら ないか、または少なくとも減じられることがわかる。さらに、過去においてはは んだのドロスを減じるために純粋な窒素雰囲気を有することが必要であった。こ れは最早必要ではなく、ドロスの減少にはＩＯｌｏｏｏｐｐｍ（５％）までの酸 素含有量が満足のいくものであり、さらに、ブリッジングおよび過剰なはんだの 堆積が排除されるかまたは少なくとも減じられる。シールドガスにおいて酸素が ５％またはそれ以下に減じられると、低ドロスはんだを利用した場合にさえドロ スの形成か減じられる。こうして、低ドロスはんだを用いることは高純度の窒素 またはより高価なアルゴン等の不活性ガスではんだ波を不活性化する必要を除外 する。より高い酸素含有量の窒素または別の不活性ガスを用いることで、ガスの コストが減じられる。純粋な窒素は高価であるが、より低い純度の窒素は遥かに 安価である。窒素は空気から膜技術を用いて精製することがてきる。このような プロセスでは合作酸素が幾らか残るか、一般にこれは１０，０００ｐｐｍ（５％ ）未満てあり、これはこの発明で用いるには十分である。主に窒素であるシール ドガスの酸素含有量は好ましくは１ないし５０，０００ｐｐｍ（５％）の範囲内 であり、特に好ましい実施例では１０ないし１１０００ｐｐの範囲である。

図１は非噴流はんだ波を例示しているが、他の型のはんだ波を用いることもでき る。たとえば、コンベア路２６内のコンベアの移動方向にまたはその反対方向に 流れる単方向中空ジェット波を提供することもできる。ここで開示される態様で 、単一のまたは多数のはんだ波をカバーすることかできる。同じ盟の２つの波ま たは異なった型の２つの波、たとえば噴流、非噴流、層流、中空波等があっても よいか、これらの型に限定されるわけではない。

図２は２のはんだ波、すなわち第１の噴流はんだ波５０とそれに続く図１に示さ れた型の非噴流の滑らかな層流はんだ波２２を備えた、別の実施例を示す。図２ の実施例では、２のはんた波２２および５０のために２のスロット４０が設けら れている。回路基板２４のためのコンベア路２６は傾斜して示されているか、他 の実施例ではこのコンベア路は図３に示されているように水平であってもよい。

カバープレート３４下に、２のはんだ波２２および５００両側にガスパイプ４６ が示されている。ガスパイプ４６の下側にバッフル５２か設けられてガスの大部 分がはんだ波２２および５０に近接したスロット４０を通って流れ確実にはんだ 波を覆うようにされている。ガスパイプ４６ははんだ波の両側に示されているが 、別の実施例ではガスは十分な量でカバープレートの下の空間から直接供給され 、確実に空気かこの空間に残らずかつガスがスロット４０を出てはんだ波の両側 を通過するようにされている。

図３はさらに別の実施例を示し、ここでフード、エンクロージャまたはトンネル ５４が水平コンベア路２６を収容するように設けられている。ガスカーテンまた はフラップのようなカーテン５６がトンネル５４の入口と出口とに示され、ヒー タ５８かトンネル５４内のコンベア路２６に沿って通過する素子を予熱するため に設けられる。コンベア路２６は水平なものとして示されているが、移動方向に 沿って上向きに傾斜していてもよい。トンネルまたはフード５４は酸素を除（シ ールドガス雰囲気または不活性ガス雰囲気を含んでいてもよく、これはリザーバ １０内のはんだの上方のカバープレート３４下に与えられているものと同じでも 異なっていてもよい。はんだパイプ４６は依然としてはんだ波２２および５ｏを 覆うようにガスを提供し、はんだ波を通って通過する基板と反応する。ヒータ５ ８は図３では閉じられかつ制御された雰囲気中で予熱が行なわれてもよいことを 例示している。別の実施例では、はんだ付けに先立ってフラクサか含まれていて もよく、またはんだ付けに先立って基板に別の処理が行なわれてもよい。

図４はガスナイフジェット６ｏがはんだ波２２の両側に位置づけられてはんだ波 ２２の各側にあるスロット４ｏに向けてガスのジェットまたはラインを生じるよ うに向けられた実施例か示されている。カバー３４はりザーバｌｏの頂部にシー ルを有して示される。この実施例では、図１．２および３に示されていたような スカート３６は設けられておらず、代わりにカバー３４がリザーバ１０の縁をシ ールする。図３に示されたようなはんだリザーバ上のトンネル５４の場合には、 スカート３６はリザーバＩＯの縁の周りのシール６２と置換えてもよい。

図５ははんだ波２２を取囲むシュラウド６２が示された別の実施例を例示してい る。ここで用いられる［シュラウドＪという言葉はこの物品をカバーから区別す るために遣われている。シュラウドは一般にはんだ波とはんだリザーバ内のそれ に近接した区域とを取囲む。シュラウドはこの本文中では一種のカバーである。

ガスディフューザまたはガスパイプ４６が、リザーバ１０内のはんだのレベルよ り下まで延びるスカートを有するシュラウド６２内にガスを供給する。ガスはは んだ波の各側のスロット４０内を上向きに流れてはんだ波を覆う。シュラウド６ ２とはんだ波の端部との間に隙間があると、ガスはこれらの隙間から流れる。

図６および７はそこに２のはんだ波を有するはんだマシンに好適なカバープレー トを例示する。カバープレート３４は四辺すへてを取囲んで延びるスカート３６ を有し、かつはんだ波がそこを通る２個のスロット４０を有し、ブリメータビー ズ６４がスロットの内側エツジではなく外側の周辺エツジを取巻いて延びる。カ バープレートは両側で上向きに延びるサイドプレート６８を存するトレイとは別 個であるかそれと組になる。サイドプレート６８はたとえばはんだマシンのコン ベア支持フレーム（図示せず）への装着のためのスロット７０を有する。スロワ ｌ−７０はトレイ６６の限られた垂直方向の動きを可能にし、このためカバープ レート３４は必要な場合にははんだリザーバ１ｏの高さ調節を考慮に入れること ができる。カバープレート３４をその上に備えたはんだリザーバｌＯが保管の目 的のために下げられるときには、トレイ６６はコンベア支持フレームに装着され て定位置に置かれる。ビーズ６４はカバープレート３４を定位置にガイドするよ うに働き、こうしてはんだリザーバｌＯがはんだ付は位置まで上げられると、こ れはトレイ６６と組になる。

ガスパイプ４６は各々個々のバルブ７２を有して示され、このためガスの流れは 各パイプで個々に制御可能である。

パイプへの供給のため、ガスはマニホルド７４を介して供給される。

図８はカバープレートの別の実施例を示し、ここでは第１の中間スカート７６が ２個のスロット４０の間のストリップ下の２のガスパイプ４６間に示される。さ らなる中間スカート７８か第２のはんだ波の下流側のガスパイプ４６に近接して 示され、中間スカート７８とエンドスカート３６との間のカバープレート３４は そこに一連の孔８０を有し、これはプリメータビーズ６４に装着されたトッププ レート８４によって形成されたチャネル８２内に延びる。チャネル８２はガスの 流れを実質的に水平に下流はんだ波に向けて導き、ガスのジェットまたはストリ ームを与える。

こうして２のガスの流れが与えられ、その一方は直接はんだ波の側にあるガスパ イプ４６を介し、他方はチャネル８２を介する。実質的に水平なガスの流れを与 えることで、あるガスの波による改良された覆いが達成される。個々のガスパイ プ４６のためのガスの供給にバルブ７２を利用することで、はんだ波の両側の異 なったスロットを介して異なったガスの流れを配することができ、このためはん だ波の満足のいく覆いが確実になり、はんだ波を通る基板との反応が達成される 。

図８に示されたものと類似した別の実施例が図８Ａに示されており、ここでトッ ププレート８４が上げられてより広いチャネル８２を提供し、こうしてガスは両 方向に流れることができる。ガスか図８に示されるように一方向のみに流れると きには、トッププレート８４の底表面に沿って流れて運ばれた空気がガスのジェ ットまたはストリーム内に引き込まれることかわかっている。チャネル８２に沿 って両方向にガスの逃げ道を作ることで、はんだのストリームに与えられるガス の流れに引き込まれる空気が減少する。

これははんだ波の周囲の空気を実質的に減じ、結果として清浄な酸化物のないは んだ付けをもたらす。

図９には煙突９４に嵌め込まれた中空波ノズル９２から互いに向かって方向づけ られた２の中空はんだ波９０が示されている。ノズル９２は取り替え可能で、異 なった射出角度と異なったサイズのジェットを有する異なったノズルを用いるこ とができる。ジェットは１列の複数個の丸い孔であっても、スリットであっても よい。

カバープレート３４ははんだリザーバの表面にわたって延び、はんだ内に向かっ て下に延びるスカート３６を有する。２の中空はんだ波９ｏのためにカバープレ ート３４に２のスロット４０か設けられている。別の実施例では２のスロット間 の中央のカバースカートが第２のカバーと考えられてもよい。傾斜したフランジ ９６を備える傾斜ダンパプレート４４かスロットの側に近接して位置づけられ、 こねじ９８がダンパプレート４４を定位置にクランプするために設けられている 。ダンパプレート４４は単にはんだ波９０を正常にするために位置づけられるこ とができ、はんだ波の異なった流れおよび異なった角度のために調整され得る。

ガスパイプ４６、好ましくはガスディフューザははんだ波９０の各側のカバープ レート３４下に位置づけられる。

別の実施例では、これは常に必要とされるものではないが、ガスがはんだ波のす べての側を覆うように、はんだ波の下側にガスパイプ４６が位置づけられている 。分割シート１００がはんだ波９０の中間に位置づけられてカバープレート３４ まで延びる。ガスパイプ４６は各はんだ波に異なったガスの流れか与えられ得る ように、分割シート１００の各側に位置づけられている。

図１Ｏには単一の中空はんだ波９０のためのカバープレート３４の別の実施例か 示されている。カバープレートは傾斜したリップまたはフランジ１０２を存し、 これははんだ波の各端部で完全なカバー１０４に向かって延びる。したがってス ロット４０はダンパプレート４４を有することなく、カバープレート３４からカ ットされる。別の湾曲したカバー１０６かガスパイプ４６上でかつはんだ波９０ の下に設けられる。この湾曲したカバー１０６はガスがはんだリザーバの露出し た表面およびはんだ波の下側面に向かって逸れることを確実にする。

図１のはんだ波２２はエリオツド（Ｅｌｌｉｏｔｔ　）への米国特許第３．９２ １．８８８号に示されたのと同様のものであり、図１１に示された実施例では、 別個のディフューザ構成１１０かカバープレート３４の上方に、はんだ波２２の 下流に位置づけられている。ディフューザ構成は３個の異なったディフューザ１ １２をそこに含み、それを取囲むハウジング！１６から延びる実質的に平行で偏 平な一連のベーン１１４を有する。好ましくは窒素である不活性ガスがディフュ ーザ１１２から放出され、ベーン１１４に沿って流れてガスの層流を生しさせ、 これはカバープレート３４の下側から出るガスによって運ばれて流れる。ベーン １１４は実質的に水平に示され、コンヘア路２６は上向きに傾斜して示される。

別の実施例てはコンベア路２６は水平てあり、ベーン１１４はディフューザ構成 １１０からの層流がカバープレート３４の下側からのガスの層流とともに運ばれ てはんだ波をガスの層流で覆うことが確実になるように、傾斜しているかまたは 水平である。

図１２では、好ましくは回路基板２４である素子が、コーティングされるべきま たは接合されるへきぬれ性金属表面にフラックスを与えるためのフラクサ１１８ を通ってコンベア路２６上を実質的に水平に運ばれて示される。このフラックス ははんだコーティングの後に非腐食性かつ非導電性の低レベルの残渣を残すフラ ックスである、非洗浄フラックスであってもよい。こうすればはんだ付けの後に 表面からフラックスの残渣を洗浄する必要が避けられる。ときには別の型のフラ ックスが用いられ、はんだ付はステップの後にはんだでコーティングされた表面 のフラックスを取り去って正常にするために、溶媒洗浄剤を用いてもよい。

非洗浄フラックスの一例は、３重量％までのアジピン酸を含む。他の型の非洗浄 フラックスもまた今日市場で容易に入手可能である。

減じられた酸素環境でのある種の（よんだ付けでのみ必要とされるフラックスの ステップの後に、コンベア２６上の素子２４は加熱ステージを通る。ブレヒータ １２０がはんだ付けのための必要な温度まで素子２４を加熱する。一実施例では 予熱およびフラックスのステップは空気中で行なわれるが、他の実施例では予熱 およびフラックスのステッブははんだ付けされるべき表面の酸化を防ぐために酸 素を減じたシールドガス環境内で個々にまたはまとめて行なわれてもよい。

はんだリザーバＩＯはその中にはんだを有し、このはんだは一実施例では低ドロ スはんだであるが、他の場合にはシールドガスによりドロスの形成なしの従来の はんだの使用も可能であろう。２のはんだ波２２Ａおよび２２Ｂが順に示されて おり、はんだ波２２Ａおよび２２Ｂはともに、はんだが付加的なポンプ２０によ ってノズル１８を介してポンプで上げられる、噴流波として示されている。はん だポンプ２０ははんだ波２２Ａおよび２２Ｂの高さの調節を可能にするよう、調 整できる。

図１２に示された２の噴流はんだ波は狭いノズルからの小さな波であって、制御 が容易である。２のポンプ２０ははんだ付けされるべき素子２４の異なった型に よって、はんだ波２２Ａおよび２２Ｂの高さを調節するよう変化させ得る。はん だ波２２Ａおよび２２Ｂの上方の素子２４の高さもまた、素子２４をコンベア２ ６の所望の高さに位置づけることで調整可能である。先の図で開示されたのと同 様のシュラウド３４またはカバープレートかはんだリザーバｌＯ上に設けられ、 ここにははんだ波が出ていくようスロット４０が残されている。ロッド４０はス ロット４２の端縁とはんだ波２２Ａまたは２２Ｂとの間に隙間を残し、ガスディ フューザ４６がシュラウド３４下のはんだ波の各側に位置づけられて、このため リザーバ１０内のシュラウドの下かつはんだレベル上の空間が完全にシールドガ スによって覆われる。隙間ははんだ波の側をカバーするまたは覆うのに十分なシ ールドガスの流れを与え、同時に空気がシュラウド内に入ることを防ぐ。隙間の サイズはシールドガスの流れをできるだけ低くしかつ依然として必要な覆いを与 えるように、好ましくは必要最小限の幅である。はんだ波２２Ａおよび２２Ｂの 両側の隙間内でスロット４０を介するガスの逃げ道がある。ガスはシールドガス であって、好ましくは５％未満の酸素を有する。好ましい実施例ではガスは窒素 であり、はんだリザーバ１０内ではんだを覆い、また素子２４が波を通って通過 するときにはんだ波の両側を覆う。

シュラウド３４はすべての側にはんだリザーバ１０内のはんだにまで下向きに延 びるスカート３６を有する。シュラウド３４の中心の分割スカート１００もまた はんだ波の中まて下に延び、こうして各はんだ波について１つの、２個の別々の 空間を与える。これは２つの空間へのガスの流れが別個に制御されることを可能 にする。場合によっては空間のどちらか一方でより高い圧力が所望され、または より大きな流れが所望されるであろう。

素子または基板２４がはんた波２，２Ａおよび２２Ｂを介して通過した後に、好 ましくは米国特許第４．６７９．７２０号または第４．９９５．４１１号に示さ れた型のガスナイフ１２２が素子２４の下側に対して向けられたガスのリニアジ ェットを与え、余分なはんだがあればそれを吹き飛ばす。ガスナイフは加熱され てもよく、またはそれに代えて、ガスナイフに入るガスが加熱されてもよい。さ らに、ガスナイフ１２２の位置は水平および垂直に変化させることができ、また ナイフはガスが異なった角度て射出するように回転されてもよい。これによって 素子２４および基板の異なった型およびサイズに応して調節が可能になる。ガス は酸素を減じられたシールドガスてもよく、代わりに空気であってもよい。

図１３はコンベア２６が上方に傾斜した別の実施例を示す。異なった型のはんだ 波２２Ａおよび２２Ｂか図示されており、ここで第１のはんだ波２２Ａは噴流は んだ波であり、第２の波２２Ｂは米国特許第３．９２１．８８８号に示された型 の非噴流の滑らかな層流はんだ波である。

１．２またはそれ以上のはんだ波を設けてもよく、はんだ波は噴流、流線型、中 空ジェットおよび異なった形状の組合せを含むすへての波の形状のどれてあって もよい。波の形状を列挙したがこれは限定を意味するものではない。

ガスナイフ１２２は第２のはんだ波２２Ｂの後にシュラウド３４上に設けられて 示され、リニアジェットが素子が通過する際にその下側に向かって吹き付けられ ることを確実にするよう、上向きにされている。素子から吹き飛ばされたはんた ははんたリザーバに戻るように１成されていてもよい。

シュラウド３４はガスナイフ１２２とともに、既存のはんだ波装置に設置するた めのレトロパッケージの一部を形成してもよい。シュラウド３４ははんだリザー バｌＯ上に嵌められるように作られており、長手のスロット４０がはんだ波に合 うように設けられている。図面では２のはんだ波か示されているが、必要に応じ て２または３以上のはんだ波を用いてもよく、代わりに単一のはんだ波を用いる こともてきる。

図１４では、エンクロージャ１２４またはトンネルが、素子または基板２４かフ ラクサ１１８およびブレヒータ！２０を通って運ばれていくコンベア２６を取囲 んで示されている。入口カーテン１２６および出口カーテン１２８が設けられて ガスがエンクロージャ１２４から漏れることを制限している。シールドガス環境 がエンクロージャ１２４内で維持されてもよい。図１５はガスナイフなしではん だポットＩＯのみの上に位置づけられたエンクロージャ１３０またはフードを示 し、図１６はフラクサ１１４からブレヒータ＋２０およびはんだリザーバ１０へ わたって延びる延長されたトンネル１３２を示す。エンクロージャ１３０はまた はんだリザーバＩＯのすぐ後に位置づけられたガスナイフ１２２にわたって延び る。

図１７に異なるはんだノズルの配置１８を示し、この配置ではノズルの両側にガ イド１３４が設けられる。はんだ波は、ノズル１８の入口および出口の両方に滑 らかな流線を有し、ガイド１３４によってはんだリザーバへ戻る。このタイプの はんだ波は、双方向はんだ波と定義されることもある。

調節可能なストリップ１３６をスロット４０に隣接するシュラウド３４上に設け て、様々な波の高さに合わせて隙間を可変にする。ある実施例では、コンベアま たははんだポットのいずれかを上昇させるか下降させるかして、はんだ波とコン ベアライン２６との間の高さを可変にする。

シールドガス、好ましくは窒素を供給するためのディフューザ４６を孔をあけた 管に置換えてもよい。シールド効果はほとんど瞬間的なため、基板がない時は、 シールドガスの供給をはんだでオフにすることもてきる。シールドガスを間欠的 に使用すればガスの消費量も減る。

図１８は、噴流第１はんだ波２２Ａと、図１７に示すものに類似するスムーズな 流線の双方同第２はんだ波２２Ｂとを設けたはんだ波の配置を示す。コンベアラ イン２６は傾斜して示されるが、他の実施例では実質的に水平なものでもよい。

米国特許第４．６８４．０５６号（再発行特許Ｒｅ３３，１９７）に従い、ロッ ド１４０でバイブレータ１４２に取付けられた振動ブレード１３Ｂで波に振動を 与える。

双方向はんだ波２２Ｂは、スムーズな上はんだ面を有する。素子または基板２４ をはんだ波２２Ｂに通すと、シールドガスが波の各側の隙間を通り、はんだ波２ ２Ｂと、シュラウド３４と、基板２４との間の空間を遮断または不活性化する。

図１７に示される実施例は、シュラウド３４がはんだリザーバｌＯ側に取付けら れており、図１８の実施例では、シュラウド３４は、はんだ内に延びるスカート ３６を有し、封止を与えて、シュラウド下の空間を密封して遮断された雰囲気内 への空気の進入を確実に防止することができる。

図１９では、はんだリザーバｌＯ上にエンクロージャ１３２が設けられ、このエ ンクロージャははんだリザーバｌＯの上端縁に対して封止される。エンクロージ ャ１３２またはトンネルは、スロット４０中をシュラウド３４Ａおよび３４Ｂ下 から上へ流れるシールドガスを含む。図示した実施例では、第１のシュラウド３ ４Ａが第１のはんだ波２２Ａを囲み、第２のシュラウド３４Ｂが第２のはんだ波 ２２Ｂを囲む。別個のシュラウドを設けることによって、個別にシールドガスが 供給される。シュラウドの上表面は平らで内側にシールドガスを閉じ込める。

図２０は、双方向はんだ波２２を示し、ガスナイフ１２２が波２２の出口側シュ ラウド３４下に位置し、スロット４０を通って波を覆うようにガスを向ける。基 板２４がはんだ波を通る際に、シールドガスであれ、ある場合には空気であれ、 ガスの方向を変え、基板がはんだ波を離れる空間を覆う。これによって、新たな はんだ面を有する基板およびはんだ波が保護される。

図１９は２つのはんだ枝上にエンクロージャ１３２を示し、図２１では２つの別 個の上カバー１４４がシュラウド３４Ａおよび３４Ｂならびにはんだ波２２Ａお よび２２Ｂ上に設けられ、上カバー１４４はシュラウド３４Ａおよび３４Ｂの全 長にわたっては延びていない。上カバー１４４は、スロット４０を通って上へ流 れるシールドガスを閉じ込める助けをし、それによってはんだ波の波頭上の酸化 物形成を低減する。上カバー１４４の上面は、波をのぞくため好ましくはガラス で、サイド１４６は高さの調節が可能でかつカーテンとして作用する柔軟性のあ る材料から製作する。サイド１４６は回路基板がコンベア路２６上を運ばれてき た際に横へ押しよけられるようにする。

コンベア路は上向きに傾斜して示されているが、他の実施例においては実質的に 水平である。第２のはんだ波２２Ｂは双方向波で、プレート１３４を有するノズ ル１８は波の高さを調節するために垂直方向に調節可能である。はんだ波のフロ ーははんだポンプ２０によって調節可能である。

様々な波の高さおよび波のフローの組合せによって、コンベア路２６の傾斜も調 節可能である。

図２２に示される実施例では、回路基板２４はコンベア２６からのフィンガ１５ ０上に支持される。ガスナイフ１２２ははんだ波２２Ｂの出口側に位置決めされ 、ガスナイフ１２２からのガスの流れる方向を調節するよう回動させてもよい。

ゴムのシールフラップ１５２を、はんだリザーバ内のスカート３６にまで延びる シュラウド３４Ｂ側に接続する。シールフラップは、柔軟性のある適当な材料で 製作し、ガスナイフを好ましい位置に回動させて選択的にガスを方向づけ得るよ うにし、ガスナイフ１２２の下流のシュラウド３４Ｂの下からガスが出ないよう にする。

以下の請求の範囲にのみ限定される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細 書中に記載した実施例には様々な変更が可能である。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．素子を波はんだ付けするための装置であって、溶融はんだを含みかつ少なく とも１つのはんだ波ノズルが突き出すはんだリザーバと、 ノズルからはんだ波を形成するためのポンプ手段と、はんだ波が通る少なくとも １つの長手方向のスロットを有するリザーバの少なくとも一部を覆うカバー手段 と、カバー手段の下側に加圧ガスを供給するための供給手段を含み、前記ガスは はんだ波の両側のスロットを通って上向きに流され、はんだ波上にガスの覆いを つくり、さらにカバー手段上の予め定められた経路で素子を移動させて、前記素 子の少なくとも一部が確実にはんだ波を通るようにするコンベア手段とを含む、 装置。
2. ２．前記カバー手段が、リザーバ上に延びかつその端縁からはんだリザーバにお けるはんだのレベルを表わすレベルより下に延びるスカートを有するカバープレ ートを含む、請求項１に記載の素子を波はんだ付けするための装置。
3. ３．カバー手段が、長手方向のスロットの両側に突き出したリップを有するカバ ープレートを含む、請求項１に記載の素子を波はんだ付けするための装置。
4. ４．加圧ガスを供給するための供給手段が、カバー手段における長手方向のスロ ット下をはんだ波の両側に延びるガスディフューザを含む、請求項１に記載の素 子を波はんだ付けするための装置。
5. ５．２つのはんだ波ノズルがはんだリザーバから突き出し、一方のノズルが噴流 波を出し、他方のノズルが非噴流波を出し、カバー手段が各波のための長手方向 のスロットを有する、請求項１に記載の素子を波はんだ付けするための装置。
6. ６．コンベア手段が、素子を実質的に水平な経路で移動させる、請求項１に記載 の素子を波はんだ付けするための装置。
7. ７．コンベア手段が、素子を、上向きに傾斜した経路で移動させる請求項１に記 載の素子を波はんだ付けするための装置。
8. ８．コンベア手段が予め定められた経路で素子を移動させるトンネル手段をさら に含む、請求項１に記載の素子を波はんだ付けするための装置。
9. ９．素子を波はんだ付けするための装置であって、溶融はんだを含みかつ少なく とも１つのはんだ波ノズルが突き出したはんだリザーバと、 ノズルからはんだ波を形成するためのポンプ手段と、はんだリザーバにおけるは んだレベルを表わすレベルより下に延びるスカートを有するノズルを囲むシュラ ウド手段を含み、前記シュラウド手段は、はんだ波の両側に長手方向の隙間を形 成し、さらに シュラウド手段内に加圧ガスを供給するための供給手段を含み、前記ガスがはん だ波の両側で長手方向の隙間を通って上向きに流され、さらに シュラウド手段上の予め定められた経路で素子を移動させて、素子の少なくとも 一部がはんだ波を確実に通るようにするためのコンベア手段とを含む、装置。
10. １０．少なくとも１つのはんだ波ノズルと、ノズルからはんだ波を形成するため の手段とを有するはんだリザーバとともに使用するためのカバーであって、はん だリザーバにおけるはんだのレベルを表わすレベルより下に延びるスカートを有 し、ノズルを囲むシュラウド手段を含み、前記シュラウド手段がはんだ波上に適 合する少なくとも１つのスロットを有してはんだ波の両側に長手方向の隙間を与 え、さらに スロットの両側のシュラウド手段下にあって、はんだ波の両側の長手方向の隙間 を通って上向きにガスが流れるようにするガスディフューザ手段とを含む、カバ ー。
11. １１．素子を波はんだ付けするための方法であって、カバー手段内のスロットを 通して、はんだリザーバ上にはんだノズルからはんだ波を噴出させるステップと 、はんだ波の両側のカバー手段下にシールドガスを供給し、このガスがはんだ波 の同側のスロットを通り、はんだ波を覆うようにするステップと、 カバー手段上の予め定められた経路で素子を移動させて、シールドガスに覆われ ている間に、素子の少なくとも一部がはんだ波を通るようにするステップとを含 む、方法。
12. １２．素子を波はんだ付けするための方法であって、はんだリザーバ上のカバー 手段内のスロットを通って、はんだを含むはんだリザーバ上にはんだノズルから 少なくとも１つのはんだ波を噴出させるステップと、カバー手段下にシールドガ スを供給して、このガスがはんだ波の両側のスロットを通りかつはんだ波を覆う ようにするステップと、 カバー手段上の予め定められた経路で素子を通過させ、シールドガスにより覆わ れている間に素子の少なくとも一部がはんだ波を通るようにするステップと、素 子がはんだ波を通った後ガスナイフからの直線的なガスの噴流を素子に吹き付け て、素子から余分なはんだを取除くステップとを含む、方法。
13. １３．シールドガスが１ｐｐｍから５００００ｐｐｍ（５％）までの範囲の酸素 を含む窒素である、請求項１１および１２に記載の素子を波はんだ付けするため の方法。
14. １４．シールドガスが約１０から１０００ｐｐｍの範囲の酸素を含む窒素である 、請求項１１および１２に記載の素子を波はんだ付けするための方法。
15. １５．シールドガスが膜技術により生成される窒素である、請求項１１から１４ のいずれかに記載の素子を波はんだ付けするための方法。
16. １６．素子を波はんだ付けするための方法であって、はんだリザーバ上のカバー 手段内のスロットを通して、低ドロスはんだを含むはんだリザーバ上にはんだノ ズルからはんだ波を噴出させるステップと、 カバー手段下に、１ｐｐｍから５００００ｐｐｍ（５％）の範囲の酸素を含む窒 素からなるシールドガスを供給して、このガスがはんだ波の両側のスロットを通 って、はんだ波を覆うようにするステップと、 カバー手段上の予め定められた経路で素子を通過させて、シールドガスにより覆 われている間に、素子の少なくとも一部がはんだ波を通るようにするステップと を含む、方法。
17. １７．低ドロスはんだが約１０から１０００ｐｐｍリンを含む、請求項１６に記 載の素子を波はんだ付けするための方法。
18. １８．素子を波はんだ付けするための装置であって、溶融はんだを含みかつ少な くとも１つのはんだ波ノズルが突き出したはんだリザーバと、 ノズルからはんだ波を形成するためのポンプ手段と、はんだ波が通る少なくとも １つの長手方向のスロットを有するリザーバの少なくとも一部を覆うカバー手段 と、カバー手段の下側に加圧ガスを供給するための供給手段を含み、前記ガスは はんだ波の両側のスロットを通って上向きに流され、はんだ波上にガスの覆いを 作り、さらにカバー手段上の予め定められた経路で素子を移動させて、素子の少 なくとも一部がはんだ波を確実に通るようにするためのコンベア手段と、 はんだ波の後に素子に直線的なガスの噴流を吹き付けて余分なはんだを吹き飛ば すように置かれたガスナイフ手段とを含む、装置。
19. １９．少なくとも１つのはんだ波ノズルと、ノズルからはんだ波を形成するため の手段とを有するはんだリザーバとともに使用するためのカバーであって、ノズ ルを囲むシュラウド手段を含み、前記シュラウド手段ははんだ波上に適合する少 なくとも１つのスロットを有し、はんだ波の両側に長手方向の隙間を与え、さら に スロットの両側でシュラウド手段の下にあって、はんだ波の両側の長手方向の隙 間を通ってガスが上向きに流れるようにするガスディフューザ手段と、 はんだ波ノズルに隣接しシュラウド手段の外側に位置決めされて、はんだ波の後 に直線的なガスの噴流を吹き付けるためのガスナイフとを備えるカバー。